禾谷鐮刀菌中TOR信號途徑與MAPK信號途徑互作機制研究.pdf

1、真核生物中雷帕霉素作用靶標(Target of Rapamycin，TOR)信號途徑在感受胞外環(huán)境中的營養(yǎng)與脅迫、調控細胞生長中發(fā)揮重要作用。我們前期對禾谷鐮刀菌(Fusarium graminearum)TOR信號途徑研究發(fā)現，TOR信號途徑不僅調控禾谷鐮刀菌的致病與毒素合成、還與細胞壁完整性(CWI)途徑互作共同調控病菌對細胞壁脅迫因子的反應。本文在此基礎上深入研究禾谷鐮刀菌中TOR信號途徑與高滲透性甘油(HOG)信號途徑的相互作用

2、機制，并系統(tǒng)研究了Gpmk1信號途徑關鍵元件的生物學功能，解析TOR信號途徑與絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號途徑的互作，主要研究結果如下:
　　1、禾谷鐮刀菌中TOR信號途徑上蛋白激酶FgSch9調控病菌氣生菌絲的生長、菌絲分枝和孢子萌發(fā)。FgSCH9敲除突變體對滲透脅迫、氧化脅迫、細胞壁脅迫因子以及雷帕霉素的敏感性顯著升高，對高溫脅迫表現抗性。鑒定到FgSch9的互作蛋白FgMaf1，發(fā)現FgMaf1與FgSch9共同調控禾

3、谷鐮刀菌的致病以及DON毒素的合成。免疫親和捕獲和免疫共沉淀實驗發(fā)現FgSch9可以同時與FgTor及FgHog1互作，FgSCH9敲除突變體與FgHOG1敲除突變體對外界的滲透脅迫與氧化脅迫的敏感性均顯著增加，而且雙敲突變體對外界脅迫的敏感性高于單敲突變體，表明TOR與HOG信號途徑互作共同調控病菌對滲透和氧化等外界脅迫反應。
　　2、禾谷鐮刀菌TOR信號途徑上Rag-GTPase FgGtr1與FgGtr2以復合體形式調控了病

4、菌氣生菌絲的生長、產孢、孢子萌發(fā)、致病以及DON毒素的合成。免疫親和捕獲和免疫共沉淀實驗發(fā)現復合體FgGtr1-FgGtr2可以與TOR下游的關鍵元件FgTap42互作;有趣的是，FgGtr1-FgGtr2復合體可以與FgHog1互作，FgGTR1與FgGTR2基因的缺失導致病菌對適樂時（激活HOG信號途徑的殺菌劑）的抗性增強。該研究結果進一步證明TOR與HOG信號途徑存在相互作用。
　　3、在模式酵母中，Sho1是HOG途徑上游

5、響應外界滲透脅迫的受體蛋白。我們研究發(fā)現，禾谷鐮刀菌中Sho1的同系物(FgSho1)在病菌對滲透脅迫的抗逆反應并不發(fā)揮重要作用，但FgSho1參與調控病菌的菌絲生長、產孢、致病以及DON毒素合成，此外，△FgSho1對細胞壁脅迫物質的敏感性顯著增加。Westernblotting試驗發(fā)現，FgSho1可以正向調控細胞壁完整性(CWI)信號途徑中關鍵激酶FgMgv1的磷酸化水平。酵母雙雜、免疫共沉淀與熒光共定位實驗發(fā)現，FgSho1可以

6、與MAPK激酶復合體FgSteS0-FgSte11-FgSte7互作;與FgSho1類似，FgSte50-FgSte11-FgSte7復合體也參與調控病菌的菌絲生長、產孢、致病以及DON毒素合成，該復合體每個組分的突變體在麥穗上完全喪失致病力;Westernblotting試驗驗發(fā)現，FgSho1與MAPK激酶復合體FgSte50-FgSte11-FgSte7可以正向調控FgGpmk1的磷酸化水平。該研究結果表明，禾谷鐮刀菌中FgSho

7、1是FgGpmk1和CWI信號途徑上游的一個受體蛋白。
　　4、鑒定到FgGpmk1下游一個轉錄調控因子FgSte12，發(fā)現FgSte12并不參與調控禾谷鐮刀菌的菌絲生長、分生孢子的形成以及DON毒素合成，但△FgSte12完全喪失致病性，并且胞外蛋白酶與纖維素酶的分泌顯著減少，表明FgGpmk1信號途徑通過FgSte12調控病菌的致病性。
　　本研究結果表明，禾谷鐮刀菌中TOR信號途徑與多個MAPK信號途徑互作共同調控病菌